[发明专利]双曲面金属板材的渐进成形弯曲方法

权利要求书

1.双曲面金属板材的渐进成形弯曲方法，其特征在于，包括：

依据目标工件的期望形状建立目标三维数字模型；

将所述目标三维数字模型分解为多个矩形单元；

在基于高斯曲率的约束条件下，依据最小能量原理求解所述多个矩形单元中的每一个单元的应变最小能量加载轨迹，从而得到压头的目标加载位置以及支撑系统的设计布置位置，所述设计布置位置位于所述目标加载位置的下方；

驱动所述压头在待加工金属板材上对应于所述目标加载位置处加载成形力，布置所述支撑系统在所述待加工金属板材对应于所述设计布置位置处，所述待加工金属板材经渐进成形后成为成形工件；

加载成形力后，检测所述成形工件的实时形状，获取所述实时形状的点云数据，并依据所述点云数据构建实际三维数字模型；

比较所述实际三维数字模型与目标三维数字模型的差值，若所述差值超出公差范围，则重复驱动所述压头加载成形力；

其中，所述在高斯曲率约束条件下依据最小能量原理求解所述多个矩形单元中的每一个单元的应变最小能量加载轨迹的过程包括：

将所述多个矩形单元之间采用虚拟弹簧联接；

建立关于应变最小能量的非线性目标函数；

在高斯曲率的约束条件下求解应变最小能量的最优解，从而得到双曲面板材成形沿高斯曲率方向的最小能量加载路径；

所述关于应变最小能量的非线性目标函数如下：

，

其中，金属板材由平面渐进弯曲成形为曲面时沿最大主曲率方向的应变及沿最小主曲率方向的应变分别为和，为UV坐标系下的参数曲面；

而基于高斯曲率的约束条件如下所示：

，

其中，高斯曲率表示为、、及对应导数的函数，如下所示：

。

2.根据权利要求1所述的双曲面金属板材的渐进成形弯曲方法，其特征在于，驱动所述压头在待加工金属板材上对应于所述目标加载位置处加载成形力的过程中，采用多级逐次成形的方式。

3.根据权利要求1所述的双曲面金属板材的渐进成形弯曲方法，其特征在于，驱动所述压头在待加工金属板材上对应于所述目标加载位置处加载成形力的过程中，沿着所述待加工金属板材的第一主曲率方向以及第二主曲率方向对于所述待加工金属板材同时弯曲成形。

4.根据权利要求1所述的双曲面金属板材的渐进成形弯曲方法，其特征在于，驱动所述压头在待加工金属板材上对应于所述目标加载位置处加载成形力的过程中，沿着所述待加工金属板材的第一主曲率方向以及第二主曲率方向对于所述待加工金属板材交替弯曲成形。

5.根据权利要求1所述的双曲面金属板材的渐进成形弯曲方法，其特征在于，所述渐进成形弯曲方法还包括：

在驱动所述压头在待加工金属板材上对应于所述目标加载位置处加载成形力之后，对所述待加工金属板材进行电磁感应加热。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的双曲面金属板材的渐进成形弯曲方法，其特征在于，所述支撑系统包括基本支撑柱与辅助支撑柱，所述基本支撑柱及所述辅助支撑柱间隔分布且所述辅助支撑柱的高度可调。

7.根据权利要求6所述的双曲面金属板材的渐进成形弯曲方法，其特征在于，所述渐进成形弯曲方法还包括：

所述压头向下加载成形力的过程中，所述基本支撑柱向上运动，而所述辅助支撑柱随着所述待加工金属板材向下运动。

8.根据权利要求6所述的双曲面金属板材的渐进成形弯曲方法，其特征在于，所述渐进成形弯曲方法还包括：

所述压头向下加载成形力的过程中，所述基本支撑柱在上下方向上保持不动，而所述辅助支撑柱随着所述待加工金属板材向下运动。